電路仿真軟件在電工電子實驗中的應用

（西安工業大學北方信息工程學院，710032）

電路仿真軟件在電工電子實驗中的應用

鄭三婷,胡曉霞,白燕燕

（西安工業大學北方信息工程學院，710032）

就當前電工電子實驗教學模式，提出將Multisim電路仿真技術應用于實驗教學中，將理論教學、電路仿真和實驗環節緊密結合，達到理論與實踐結合，理論應用于實踐的目的，鍛煉了學生的綜合實踐能力，提高實驗教學質量。同時介紹了Multisim軟件的功能特點、仿真調試過程等。

電路仿真 ；電工電子 ；實驗研究

0 前言

電工電子實驗屬于專業基礎性實驗，是高校電類相關專業學生開設的必修基礎實驗教學環節，在學生理論知識的基礎上著重培養其動手能力、綜合分析能力、設計創新能力，達到理論與實踐結合，理論應用于實踐的目的。而傳統的教學模式已不能達到教學目標，因此很有必要對電工電子實驗教學手段進行適當改革。

隨著EDA (電子設計自動化)技術的迅猛發展，出現了使用虛擬儀器設備或器件在電腦上設計電路并對其進行仿真分析的新教學手段。這類仿真軟件種類繁多，其中Multisim仿真軟件在電類教學過程中更受青睞。它以Windows為基礎，可以簡單方便地輸入硬件電路原理圖，配備適當的虛擬測量儀器，具有極強大的電路仿真分析能力。目前，已經有越來越多的高校在電類課程教學和部分實踐教學過程中使用該仿真軟件。這種教學手段，可以將學生所學理論知識通過仿真清晰形象地顯示在電腦上，便于學生理解掌握相關教學內容，同時幫助他們了解電子技術中一些常用測量儀器的使用方法，提高他們的學習熱情，也鍛煉了他們對理論知識的綜合應用能力及實踐動手能力，在很大程度上提高了教學質量。

1 Multisim仿真軟件的功能特點

Multisim仿真軟件，具有如下特點：

第一：Multisim的整個操作界面就像是一個實驗操作平臺，在同一個標簽窗口中進行繪制原理圖、測試分析電路并將測試分析的結果以圖表的形式展現出來，這一過程直觀明了，易學易用。

第二：有自己的元器件庫，包含多種元器件及測試儀表，有各種操作指令可根據要求對電路進行不同的仿真測試分析。并且，這些測試儀器以及存放的元器件的外形都跟現實存在的物品十分相似，便于使用。通常在對電路進行仿真分析測試時，有諸如信號發生器、萬用表、示波器等眾多的虛擬儀器儀表，使用過程與實際電子線路測試可相媲美。

第三：對于元件屬性，用戶可以根據自己要求自行定義，有現實的和虛擬的之分，能夠為用戶提供擴展和保障元件模型。擁有傅立葉分析、交流分析、瞬態分析等十八種分析功能。

第四：利用該軟件進行仿真分析，由于不需要真實電路環境，相比較而言，其仿真結果不僅快速、準確、顯示效果更為形象，而且成本較低、效率較高。

第五：電路仿真是利用Multisim系統工具的模擬功能對電路環境和電路過程進行仿真。這個工作對應著傳統電子設計的電路搭試和性能測試。目前，Multisim的這種電路仿真軟件已經在許多高等學校中應用于實驗教學中，實現理論教學與計算機分析相結合的實踐教學。這種仿真環境里面對實驗環境進行模擬，是理想化的模擬過程，不存在實物參數的變化，不存在由于實驗者的錯誤操作而對一些電路元器件和儀器設備的損壞，一切都是理想條件不存在元器件的接觸不良，不存在由于設備精度而產生的仿真影響等。通過仿真使得學生快速、形象掌握相關理論知識，實現理論與實踐的完美結合。

2 基于M ultisim的電工電子實驗教學過程

在Multisim軟件的基礎上，遵循理論教學、實驗仿真與實際實踐教學相結合的教學手段，學生根據電工電子實驗內容，首先在計算機上的Multisim軟件環境中繪制完整的實驗電路，配備相應的測試儀器儀表后對該電路進行仿真與測試，記錄保存各模塊實驗結果；然后，學生再在具體實驗設備上利用實物構建相同的硬件電路進行實際操作，對其進行調試并觀察該實際電路得到的實驗運行結果，最終對照分析軟件仿真結果和實物運行結果。由于仿真用到的儀器和元器件等都是理想化的，因此兩者結果會有一定的誤差，只要在一定的誤差范圍內即可。這種實驗教學方式在一定程度上激發了學生的學習熱情和積極性，將理論教學與實際操作完美結合，實驗結果一目了然，學生很容易掌握相關理論知識，達到了提高電工電子實驗教學質量的目標。

在具體的電路設計中，根據理論知識設計相關電路，對實際設計出來的電路通常都應進行相應的模擬實驗操作，以檢驗所得設計是否符合實踐要求。而這一模擬過程，在實際過程里需要對元件參數進行多次試驗，這就用到了多種元件，其結果不僅費時費力，花費的成本相對也較高。如果利用仿真軟件進行實驗分析驗證，則可以省時省力省錢。利用Multisim軟件在電工電子實驗中的仿真調試過程如圖1所示。

3 結論

利用軟件Multisim軟件進行電工電子實驗，這是一種新的實驗教學手段，實驗過程不但簡單易行，且與實際搭建的電路基本相同，其實驗仿真測試分析結果快速、準確、形象，同時對于電路設計，其參數修改方便，省時省力省成本。學生通過這個虛擬的仿真實驗操作平臺驗證相應的理論知識，結合實物搭建的電路進行測試結果對比分析，促進學生對理論知識的理解掌握，提高了他們對于實驗的積極性和學習熱情，在很大程度上可以提高電工電子實驗教學質量。這種電路仿真軟件在未來教學科研，尤其是在理工科學校的應用前景更為廣闊。

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The application of circuit simulation software in electrical and electronic experiment

Hu Xiaoxia,Zheng Santing,Bai Yanyan
(North China College of information engineering,Xi'an Technological University，710032)

On the current electrical and electronic experimental teaching mode,put forward the Multisim circuit simulation technology applied in the experimental teaching, the theoretical teaching,circuit simulation and experimental link closely,to achieve the combination of theory and practice,the theory applied to practice,exercise the students' comprehensive practical ability,improve the quality of experimental teaching.At the same time, the functional characteristics of Multisim software,the process of simulation and debugging are introduced.

circuit simulation;electrical and electronic;experimental study

圖1 Multisim軟件在電工電子實驗中的仿真調試過程